CN109611474A - 一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，包括电机械制动模块、连杆制动组件和碟形弹簧停放模块；所述的电机械制动模块包括电机、联轴器、减速器、滚珠丝杠、螺母和垂直滑道；所述的连杆制动组件包括螺母铰链、壳体、上壳体铰链、水平制动推块铰链、摩擦片、水平制动推块、摆杆组件和三支撑杆联动机构；所述的碟形弹簧停放模块包括垂直滑道、碟形弹簧、水平制动推块铰链连杆和叉块；通过蝶形弹簧的设置实现了停放功能，通过三支撑杆联动机构的设置增加了机构虚约束、提高了机构承载能力和制动稳定性，通过电机械制动模块的设置实现了制动释放，通过叉块的设置实现了电机释放，90度方向的制动控制转换提高了空间的利用率。

Description

一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法

技术领域

本发明涉及制动技术领域，具体涉及一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法。

背景技术

现有制动系统多为液压或气压制动，在传统液压缸或气缸的基础上，需要配备大量管路和动力源，不仅体积较大，还存在一定的环境污染隐患。在当今智能化、网络化和轻量化的发展趋势下，如何在保证制动性能的同时，减少部件体积、提高响应能力、降低污染风险已成为制动技术发展的方向。同时，对于一些重要运动件，需要在静止状态下进行抱紧制动，即具备停放功能，为此，开发了一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，通过蝶形弹簧的设置实现了停放功能，通过三支撑杆联动机构的设置增加了机构虚约束、提高了机构承载能力和制动稳定性，通过电机械制动模块的设置实现了制动释放，通过叉块的设置实现了电机释放，90度方向的制动控制转换提高了空间的利用率。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，包括电机械制动模块、连杆制动组件和碟形弹簧停放模块；所述的电机械制动模块包括电机、联轴器a、减速器、联轴器b、滚珠丝杠、螺母和垂直滑道；所述的电机通过联轴器a连接减速器，再通过联轴器b与滚珠丝杠连接；所述的滚珠丝杠通过螺母实现旋转运动到直线移动的转换，螺母在垂直滑道实现垂直上下运动；所述的连杆制动组件包括螺母铰链、壳体、上壳体铰链、摆杆组件a、水平制动推块铰链、摩擦片、水平制动推块、摆杆组件b和三支撑杆联动机构；所述的摆杆组件a通过上壳体铰链固定在壳体上，摆杆组件b通过螺母铰链与螺母铰链连接；所述的摆杆组件a和摆杆组件b通过水平制动推块铰链与水平制动推块铰链连接，水平制动推块连接摩擦片实现水平制动；所述的三支撑杆联动机构包括一套连杆组件；所述的碟形弹簧停放模块包括垂直滑道、碟形弹簧、水平制动推块铰链连杆和叉块；所述的碟形弹簧一端连接垂直滑道，一端连接水平制动推块铰链连杆，在垂直滑道上垂直移动的同时对水平制动推块铰链连杆施加弹性力，当需要释放制动时，电机旋转向下拉动螺母，碟形弹簧压缩到位，摩擦片释放；所述的压缩到位是指水平制动推块铰链连杆运动到叉块位置，叉块固定水平制动推块铰链连杆以实现电机释放。

作为优选，本发明提供的三支撑杆联动机构主要由螺母铰链连杆、上壳体铰链连杆和水平制动推块铰链连杆组成，所述的螺母铰链连杆与螺母铰链连接，与水平制动推块铰链间有3个摆杆组件b；所述的上壳体铰链连杆与壳体铰链连接，与水平制动推块铰链间有3个摆杆组件a；增加的虚约束可以使运动更稳定、承载能力更高。

作为优选，本发明提供的碟形弹簧停放模块包括水平制动推块铰链连杆、固定连杆、驻车壳体、磁铁、电磁装置和叉块，起到停放、制动释放和电机释放的功能；所述的固定连杆将驻车壳体固定于壳体上；所述的驻车壳体内设置有磁铁和电磁装置；所述的电磁装置是一种电磁吸盘，基于电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的磁铁紧紧吸住的，通过线圈断电，磁力消失实现退磁，取下磁铁；所述的叉块与磁铁为一体，设置在驻车壳体的外部；所述的停放是指电磁装置不动作，磁铁不被吸合，叉块不介入运动，此时碟形弹簧施加作用力制动，电机不受力；所述的制动释放是指电机运转释放制动，电机承受力，迫使水平制动推块铰链连杆克服碟形弹簧施加的作用力；所述的电机释放是指在水平制动推块铰链连杆制动到位后，电磁装置动作，磁铁被吸合，叉块插入水平制动推块铰链连杆中受力，此时由叉块克服碟形弹簧施加的作用力，电机不受力，实现电机释放。

作为优选，本发明提供的电机械制动模块和连杆制动组件共同实现90度方向上动力转换和制动，具体制动步骤如下：

步骤一：初始位置时，制动执行器处于抱紧停放制动状态，摆杆组件a处于摆杆初始角位置，碟形弹簧处于蝶形弹簧初始状态，碟形弹簧支撑力使制动块推动摩擦片制动；

步骤二：制动释放时，制动对象正常运转，电机通过联轴器a带动减速器，再通过联轴器b驱动滚珠丝杠旋转，旋转的滚珠丝杠通过螺母实现螺母铰链在垂直滑道中垂直上下运动，此时，水平制动推块铰链连杆和水平制动推块铰链相配合，向制动反方向移动制动行程，摆杆组件a运动到摆杆驱动角位置，碟形弹簧处于蝶形弹簧受迫状态，水平制动推块铰链连杆上承受的制动力克服碟形弹簧支撑力，实现制动释放；

步骤三：待水平制动推块铰链连杆制动到位后，电磁装置动作，磁铁被吸合，叉块插入水平制动推块铰链连杆中受力，此时由叉块克服碟形弹簧施加的作用力，电机不受力，实现电机释放；

步骤四：当需要制动时，电机旋转施加电机制动力反方向的制动力，推动螺母向上移动，同时，电磁装置失电，磁铁落下，叉块退出水平制动推块铰链连杆，此时碟形弹簧施加的作用力和电机作用力共同起作用，控制水平制动推块的水平移动，实现制动控制。

本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：通过蝶形弹簧的设置实现了停放功能，通过三支撑杆联动机构的设置增加了机构虚约束、提高了机构承载能力和制动稳定性，通过电机械制动模块的设置实现了制动释放，通过叉块的设置实现了电机释放，90度方向的制动控制转换提高了空间的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于碟形弹簧停放的电机械制动的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的三支撑杆联动机构图；

图3是本发明实施例提供的碟形弹簧停放与制动释放示意图；

图4是本发明实施例提供的电机释放示意图；

图中，1、电机，2、联轴器a，3、减速器，4、联轴器b，5、滚珠丝杠，6、螺母，7、螺母铰链，8、垂直滑道，9、壳体，10、碟形弹簧，11、上壳体铰链，12、摆杆组件a，13、水平制动推块铰链，14、摩擦片，15、水平制动推块，16、摆杆组件b；F1、电机制动力，F2、水平制动推块推力，α、摆杆初始角，β、摆杆驱动角，L、连杆长度、S、制动行程，S1、摆杆初始水平长度，S2、摆杆驱动水平长度，d、驱动行程，F1、电机驱动力，101、蝶形弹簧初始状态，102、蝶形弹簧受迫状态；70、螺母铰链连杆，110、上壳体铰链连杆，130、水平制动推块铰链连杆，131、固定连杆，132、驻车壳体，133、磁铁，134、电磁装置，135、叉块。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

请参阅图1一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，包括电机械制动模块、连杆制动组件和碟形弹簧停放模块；所述的电机械制动模块包括电机1、联轴器a2、减速器3、联轴器b4、滚珠丝杠5、螺母6和垂直滑道8；所述的电机1通过联轴器a2连接减速器3，再通过联轴器b4与滚珠丝杠5连接；所述的滚珠丝杠5通过螺母6实现旋转运动到直线移动的转换，螺母6在垂直滑道8实现垂直上下运动；所述的连杆制动组件包括螺母铰链7、壳体9、上壳体铰链11、摆杆组件a12、水平制动推块铰链13、摩擦片14、水平制动推块15、摆杆组件b16和三支撑杆联动机构；所述的摆杆组件a12通过上壳体铰链11固定在壳体9上，摆杆组件b16通过螺母铰链7与螺母6铰链连接；所述的摆杆组件a12和摆杆组件b16通过水平制动推块铰链13与水平制动推块15铰链连接，水平制动推块15连接摩擦片14实现水平制动；所述的三支撑杆联动机构包括一套连杆组件；所述的碟形弹簧停放模块包括垂直滑道8、碟形弹簧10、水平制动推块铰链连杆130和叉块135；所述的碟形弹簧10一端连接垂直滑道8，一端连接水平制动推块铰链连杆130，在垂直滑道8上垂直移动的同时对水平制动推块铰链连杆130施加弹性力，当需要释放制动时，电机1旋转向下拉动螺母6，碟形弹簧10压缩到位，摩擦片14释放；所述的压缩到位是指水平制动推块铰链连杆130运动到叉块135位置，叉块135固定水平制动推块铰链连杆130以实现电机释放。

请参阅图1和图2，所述的三支撑杆联动机构主要由螺母铰链连杆70、上壳体铰链连杆110和水平制动推块铰链连杆130组成，所述的螺母铰链连杆70与螺母6铰链连接，与水平制动推块铰链13间有3个摆杆组件b16；所述的上壳体铰链连杆110与壳体9铰链连接，与水平制动推块铰链13间有3个摆杆组件a12；增加的虚约束可以使运动更稳定、承载能力更高。

请参阅图1和图3，所述的碟形弹簧停放模块包括水平制动推块铰链连杆130、固定连杆131、驻车壳体132、磁铁133、电磁装置134和叉块135，起到停放、制动释放和电机释放的功能；所述的固定连杆131将驻车壳体132固定于壳体9上；所述的驻车壳体13内设置有磁铁133和电磁装置134；所述的电磁装置134是一种电磁吸盘，基于电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的磁铁133紧紧吸住的，通过线圈断电，磁力消失实现退磁，取下磁铁133；所述的叉块135与磁铁133为一体，设置在驻车壳体132的外部；所述的停放是指电磁装置134不动作，磁铁133不被吸合，叉块135不介入运动，此时碟形弹簧10施加作用力F3制动，电机不受力；所述的制动释放是指电机运转释放制动，电机承受力，迫使水平制动推块铰链连杆130克服碟形弹簧10施加的作用力F3；所述的电机释放是指在水平制动推块铰链连杆130制动到位后，电磁装置134动作，磁铁133被吸合，叉块135插入水平制动推块铰链连杆130中受力，此时由叉块135克服碟形弹簧10施加的作用力F3，电机不受力，实现电机释放。

请参阅图1、图2、图3和图4，所述的电机械制动模块和连杆制动组件共同实现90度方向上动力转换和制动，具体制动步骤如下：

步骤一：初始位置时，制动执行器处于抱紧停放制动状态，摆杆组件a12处于摆杆初始角α位置，碟形弹簧10处于蝶形弹簧初始状态101，碟形弹簧支撑力F3使制动块15推动摩擦片14制动；

步骤二：制动释放时，制动对象正常运转，电机1通过联轴器a2带动减速器3，再通过联轴器b4驱动滚珠丝杠5旋转，旋转的滚珠丝杠5通过螺母6实现螺母铰链7在垂直滑道8中垂直上下运动，此时，水平制动推块铰链连杆130和水平制动推块铰链13相配合，向制动反方向移动制动行程S，摆杆组件a12运动到摆杆驱动角β位置，碟形弹簧10处于蝶形弹簧受迫状态102，水平制动推块铰链连杆130上承受的制动力克服碟形弹簧支撑力F3，实现制动释放；

步骤三：待水平制动推块铰链连杆130制动到位后，电磁装置134动作，磁铁133被吸合，叉块135插入水平制动推块铰链连杆130中受力，此时由叉块135克服碟形弹簧10施加的作用力F3，电机不受力，实现电机释放；

步骤四：当需要制动时，电机旋转施加电机制动力F1反方向的制动力，推动螺母6向上移动，同时，电磁装置134失电，磁铁133落下，叉块135退出水平制动推块铰链连杆130，此时碟形弹簧10施加的作用力F3和电机作用力共同起作用控制水平制动推块15的水平移动，实现制动控制。

具体地，三支撑杆联动机构的摆杆组件b16和摆杆组件a12长度相等，则水平制动推块推力F2与电机制动力F1关系、制动距离S与连杆长度L和摆杆角度的关系为：

F₁＝2tanαF₂

S＝S₁-S₂＝L-Lsinα

由此可见，在电机械减速增扭制动的基础上，三支撑杆联动机构实现了2tanα的制动倍率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，其特征在于：包括电机械制动模块、连杆制动组件和碟形弹簧停放模块；所述的电机械制动模块包括电机、联轴器a、减速器、联轴器b、滚珠丝杠、螺母和垂直滑道；所述的电机通过联轴器a连接减速器，再通过联轴器b与滚珠丝杠连接；所述的滚珠丝杠通过螺母实现旋转运动到直线移动的转换，螺母在垂直滑道实现垂直上下运动；所述的连杆制动组件包括螺母铰链、壳体、上壳体铰链、摆杆组件a、水平制动推块铰链、摩擦片、水平制动推块、摆杆组件b和三支撑杆联动机构；所述的摆杆组件a通过上壳体铰链固定在壳体上，摆杆组件b通过螺母铰链与螺母铰链连接；所述的摆杆组件a和摆杆组件b通过水平制动推块铰链与水平制动推块铰链连接，水平制动推块连接摩擦片实现水平制动；所述的三支撑杆联动机构包括一套连杆组件；所述的碟形弹簧停放模块包括垂直滑道、碟形弹簧、水平制动推块铰链连杆和叉块；所述的碟形弹簧一端连接垂直滑道，一端连接水平制动推块铰链连杆，在垂直滑道上垂直移动的同时对水平制动推块铰链连杆施加弹性力，当需要释放制动时，电机旋转向下拉动螺母，碟形弹簧压缩到位，摩擦片释放；所述的压缩到位是指水平制动推块铰链连杆运动到叉块位置，叉块固定水平制动推块铰链连杆以实现电机释放；通过蝶形弹簧的设置实现了停放功能，通过三支撑杆联动机构的设置增加了机构虚约束、提高了机构承载能力和制动稳定性，通过电机械制动模块的设置实现了制动释放，通过叉块的设置实现了电机释放，90度方向的制动控制转换提高了空间的利用率。

2.根据权利要求1所述的一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，其特征在于，所述的三支撑杆联动机构主要由螺母铰链连杆、上壳体铰链连杆和水平制动推块铰链连杆组成，所述的螺母铰链连杆与螺母铰链连接，与水平制动推块铰链间有3个摆杆组件b；所述的上壳体铰链连杆与壳体铰链连接，与水平制动推块铰链间有3个摆杆组件a；增加的虚约束可以使运动更稳定、承载能力更高。

3.根据权利要求1所述的一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，其特征在于：所述的碟形弹簧停放模块包括水平制动推块铰链连杆、固定连杆、驻车壳体、磁铁、电磁装置和叉块，起到停放、制动释放和电机释放的功能；所述的固定连杆将驻车壳体固定于壳体上；所述的驻车壳体内设置有磁铁和电磁装置；所述的电磁装置是一种电磁吸盘，基于电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的磁铁紧紧吸住的，通过线圈断电，磁力消失实现退磁，取下磁铁；所述的叉块与磁铁为一体，设置在驻车壳体的外部；所述的停放是指电磁装置不动作，磁铁不被吸合，叉块不介入运动，此时碟形弹簧施加作用力制动，电机不受力；所述的制动释放是指电机运转释放制动，电机承受力，迫使水平制动推块铰链连杆克服碟形弹簧施加的作用力；所述的电机释放是指在水平制动推块铰链连杆制动到位后，电磁装置动作，磁铁被吸合，叉块插入水平制动推块铰链连杆中受力，此时由叉块克服碟形弹簧施加的作用力，电机不受力，实现电机释放。

4.根据权利要求1所述的一种基于碟形弹簧停放的电机械制动方法，其特征在于：所述的电机械制动模块和连杆制动组件共同实现90度方向上动力转换和制动，具体制动步骤如下：

步骤一：初始位置时，制动执行器处于抱紧停放制动状态，摆杆组件a处于摆杆初始角位置，碟形弹簧处于蝶形弹簧初始状态，碟形弹簧支撑力使制动块推动摩擦片制动；

步骤二：制动释放时，制动对象正常运转，电机通过联轴器a带动减速器，再通过联轴器b驱动滚珠丝杠旋转，旋转的滚珠丝杠通过螺母实现螺母铰链在垂直滑道中垂直上下运动，此时，水平制动推块铰链连杆和水平制动推块铰链相配合，向制动反方向移动制动行程，摆杆组件a运动到摆杆驱动角位置，碟形弹簧处于蝶形弹簧受迫状态，水平制动推块铰链连杆上承受的制动力克服碟形弹簧支撑力，实现制动释放；

步骤三：待水平制动推块铰链连杆制动到位后，电磁装置动作，磁铁被吸合，叉块插入水平制动推块铰链连杆中受力，此时由叉块克服碟形弹簧施加的作用力，电机不受力，实现电机释放；

步骤四：当需要制动时，电机旋转施加电机制动力反方向的制动力，推动螺母向上移动，同时，电磁装置失电，磁铁落下，叉块退出水平制动推块铰链连杆，此时碟形弹簧施加的作用力和电机作用力共同起作用，控制水平制动推块的水平移动，实现制动控制。